مطالعه جدید نشان می دهد سگ های بزرگ در سطح اپی ژنتیک سریعتر پیر می شوند

گریت دین ها و ماستیف ها به ندرت بیش از یک دهه عمر می کنند، در حالی که چیهواهواها می توانند دو برابر بیشتر عمر کنند. اینکه چرا سگ‌های بزرگ جوان‌تر از سگ‌های کوچک می‌میرند، مشخص نیست - اما یافته‌های جدید ممکن است به حل این معما کمک کند.

این تحقیق که پنجشنبه (8 اکتبر) در ژورنال Science منتشر شد، به یک کد شیمیایی نوشته شده در بالای DNA سگ ها پرداخت. این کد که متیلوم نامیده می شود از برچسب های شیمیایی به نام گروه های متیل تشکیل شده است که به بلوک های سازنده DNA متصل می شوند.

پروتئین‌ها دائما به DNA دسترسی دارند، اطلاعات نوشته شده در کد آن را بارگیری می‌کنند و آن داده‌ها را می‌برند تا به پروتئین‌های جدید برای سلول تبدیل شوند. اما این گروه‌های متیل می‌توانند به عنوان موانع کوچکی عمل کنند که این فرآیند را در مسیر خود متوقف می‌کنند.

بلیز مارینر، یکی از نویسندگان این مطالعه، بیوانفورماتیک دانشگاه ایالتی آریزونا، به لایو ساینس گفت: این گروه ها یکی از انواع "نشانگرهای اپی ژنتیک" هستند که به طور جمعی به کنترل فعالیت ژن کمک می کنند و ترتیب آنها روی DNA به طور قابل پیش بینی با افزایش سن حیوانات تغییر می کند. در بسیاری از مطالعات و گونه ها، از جمله انسان، دانشمندان از این داده ها برای ساخت ساعت های اپی ژنتیکی استفاده کرده اند که سن بیولوژیکی حیوانات را ردیابی می کند.

سگ ها یک گونه عالی برای مطالعه پیری هستند. صاحبان آنها به طور فداکارانه آنچه را که می خورند، چگونه زندگی می کنند و چگونه سلامتی آنها در طول زمان تغییر می کند را دنبال می کنند. بنابراین مارینر و همکارانش با استفاده از DNA در نمونه های خون گرفته شده از 894 سگ ثبت نام شده در پروژه طولانی مدت پیری سگ مستقر در دانشگاه واشنگتن، ساعت های اپی ژنتیک ساختند.

این نمونه ها نشان داد که چگونه سلول های ایمنی سگ ها پیر می شوند. نوآ اسنایدر-مکلر، یکی از نویسندگان این مطالعه، متخصص ژنومی در دانشگاه ایالتی آریزونا، به لایو ساینس گفت: این سلول ها در کل بدن گشت می زنند، بنابراین "آنها معیار بسیار خوبی برای پیری سیستمیک هستند."

این تیم دریافتند که تغییرات در متیلاسیون DNA از نزدیک پیری بیولوژیکی را ردیابی می کند، به این ترتیب که سگ هایی با سن اپی ژنتیکی بالاتر از حد انتظار خطر مرگ به هر علتی را داشتند. هنگامی که آنها به نحوه پیری سگ ها در اندازه های مختلف نگاه کردند، تفاوت های آشکاری ظاهر شد.

اسنایدر ماکلر گفت: با استفاده از نشانگر زیستی ما، این ساعت اپی ژنتیک، سگ‌های بزرگ در هر سال زندگی کمی سریع‌تر از سگ‌های کوچک پیر می‌شوند.

یک تغییر اپی ژنتیکی کلیدی مرتبط با اندازه بدن بزرگتر، از دست دادن گروه های متیل در بخش هایی از DNA به نام عناصر قابل انتقال بود. این عناصر که «ژن های پرش» نیز نامیده می شوند، می توانند به طور بالقوه در اطراف ژنوم حرکت کنند، اما گروه های متیل به جلوگیری از انجام این کار کمک می کنند. اما زمانی که متیلاسیون از بین برود، ژن های پرش می توانند بیش از حد فعال شوند و در نهایت به ژن های دیگر آسیب بزنند و باعث التهاب شوند، فرآیندی کلیدی که با افزایش سن افزایش می یابد.

به طور خلاصه، داده‌های جدید نشان می‌دهند که ژن‌های پرش خارج از کنترل ممکن است به پیری سریع‌تر سگ‌های بزرگ کمک کنند.

محققان ساعت های اپی ژنتیک را بر اساس داده های 894 سگ ایجاد کردند. (اعتبار تصویر: جاش هاولی از طریق گتی ایماژ) در سگ‌های سالخورده، این تیم متوجه شد که برخی از مناطق ژنوم با برچسب‌های شیمیایی کمی متیله‌تر می‌شوند، در حالی که سایر مناطقی که با گروه‌های متیل خفه شده بودند به تدریج آنها را از دست دادند. علاوه بر این، حداقل از نظر اپی ژنتیک، سلول‌های ایمنی سگ‌ها با افزایش سن بیشتر شبیه به یکدیگر می‌شوند. مارینر گفت که این "از دست دادن هویت سلولی" یک فرضیه کلیدی برای آنچه برای بدن با افزایش سن اتفاق می افتد است.

سلول های ایمنی به دقت برای نقش های مختلف، مانند پیشگیری از سرطان یا کشتن ویروس ها، تخصصی شده اند. مطالعات نشان می دهد که از آنجایی که این سلول ها بیشتر به یکدیگر شبیه می شوند، کمتر می توانند نقش های تخصصی خود را ایفا کنند.

انسان ها سگ های بزرگ را برای جثه پرورش داده اند و اسنایدر ماکلر گفت که این فشار برای جثه بزرگ ممکن است هزینه داشته باشد.

او گفت: "بدن آنها باید این مبادله بین رشد واقعا سریع و حفظ آن را در مقابل سرمایه گذاری در سیستم ایمنی و یکپارچگی ارگانیسم انجام دهد." در حال حاضر، این ایده یک فرضیه است، زیرا مطالعه فعلی به طور مستقیم به این موضوع نمی‌پردازد که چرا پیری اپی ژنتیک سگ‌های بزرگ به این شکل بوده است.

اکنون، تیم می‌خواهد ساعت‌های آموزنده‌تری بسازد، زیرا پروژه پیری سگ‌ها تعداد بیشتری را برای دنبال کردن برای دوره‌های طولانی‌تر جذب می‌کند. اسنایدر-مکلر گفت که داده های این تیم در حال حاضر تنها بخشی از چگونگی تغییر سن اپی ژنتیک سگ ها را توضیح می دهد. "آنچه ما واقعا می خواهیم بدانیم این است که چه چیزی بقیه آن تنوع را توضیح می دهد؟" او گفت.

اسنایدر-مکلر افزود، این تیم مشتاق ساخت مدل‌های پیش‌بینی بود که به صاحبان سگ کمک می‌کرد تا نگرانی‌های مربوط به سلامتی حیوانات خانگی خود را پیش‌بینی کنند.

داستان های مرتبط

سلول های زامبی ممکن است باعث پیری شوند و دانشمندان در حال ابداع راه های جدیدی برای خلاص شدن از شر آنها هستند.

جاناتان لاک پشت تا 194 سال عمر کرده است - اکنون دانشمندان فکر می کنند که می دانند چرا

مطالعه جدید نشان می دهد که حیوانات ممکن است 200 میلیون سال زودتر از آنچه قبلا تصور می شد تکامل یافته باشند

آنچه در مورد سگ ها از این مطالعات می آموزیم ممکن است به ما در درک پیری انسان نیز کمک کند. این تا حدی به این دلیل است که سگ‌ها به برخی از بیماری‌های مشابه مبتلا می‌شوند، اما عمدتا به این دلیل است که آنها در فضای زندگی و محیط زندگی مشترک انسان‌ها هستند.

اسنایدر-مکلر گفت: "ما در سطح مولکولی شروع خواهیم کرد به اینکه چگونه این قرار گرفتن در معرض یا تجارب محیطی بر سلامت و پیری سگ ها تأثیر می گذارد، که مستقیما برای انسان هایی که دقیقا در همان محیط زندگی می کنند قابل ترجمه است."

او افزود: "بیشتر مردم سگ ها را دوست دارند." این بدان معناست که ما می‌توانیم داده‌های بسیار خوبی از آنها به دست آوریم.»